[發明專利]一種基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法

有效

• 申請號: 202011156731.7
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112382767B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 蘇華能;李金龍;張瑋琦;馬強;徐謙
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一）首先在電極基底層上制備一層疏水層，然后在疏水層上制備一層親水層，在親水層沒有干燥之前用多孔模板對親水層進行模刻，待親水層完全干燥后，用酸將多孔模板完全刻蝕，洗滌，使親水層表面形成有序陣列結構，形成雙微孔層結構的氣體擴散層；

步驟二）將步驟一）得到的氣體擴散層固定于容器底部，使親水層朝上，向容器中加入鉑前驅體水溶液或者鉑和其它金屬前驅體水溶液，然后在還原劑的作用下，將鉑金屬或者鉑與其它金屬前驅體水溶液還原生長于親水層表面，得到鉑基催化層，生長完全之后進行水洗、干燥；

步驟三）在步驟二）中所制備的電極表面均勻滴加一定量的質子導體溶液，靜置一段時間，使其均勻分布于鉑基催化層中，形成質子導體網絡，即得到催化劑原位生長于有序結構微孔層上的燃料電池電極。

2.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟一）中所述雙微孔層結構的氣體擴散層為疏水層和有序親水層陣列結合的雙層結構。

3.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟一）中所述電極基底層為碳纖維紙或者碳纖維編織布或者碳黑紙或者碳氈。

4.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟一）中疏水層為碳粉與疏水劑的混合物，其中，疏水劑為聚四氟乙烯或者聚偏氟乙烯；親水層為碳粉與親水劑的混合物，其中，親水劑為全氟磺酸或者部分氟化磺酸或者磷酸。

5.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟一）中所用多孔模板為雙通陽極氧化鋁模板，孔徑為0.5~1μm，孔間距為1~2μm，所用酸為鹽酸或者硫酸或者硝酸。

6.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟二）中的鉑前驅體為氯鉑酸、二氯二氨合鉑、二亞硝基二氨鉑、乙酰丙酮鉑、氯亞鉑酸鈉、四硝基鉑(II)酸鉀中的一種，其它金屬前驅體為氯化銅、氯化鐵、氯化鋅、氯化鎳、硝酸銀、三氯化銥中的一種，所用還原劑為氫氣、甲酸、檸檬酸鈉、硼氫化鈉、L-抗壞血酸中的一種。

7.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟二）中親水層表面生長的鉑或鉑與其它金屬催化劑表現出納米線、納米棒、納米枝晶形貌中的一種。

8.根據權利要求1所述的基于雙層有序結構微孔層的燃料電池電極原位制備方法，其特征在于，步驟三）中向電極滴加的質子導體溶液為全氟磺酸、部分氟化磺酸、磷酸中的一種。